TIỂU LUẬN CÔNG NGHỆ PROTEINĐỀ TÀI:

TÌM HIỂU VỀ VI SINH VẬT SỬ DỤNG NGUỒN HYDROCACBON

SVTH: TRẦN THỊ MAI LINHLÊ THỊ THU HIỀNCAO XUÂN BÁCHNGUYỄN TRỌNG QUỲNH

NỘI DUNG• Tổng quan• Sản xuất protein vi sinh vật từ dầu mỏ và khí

đốt• Sản xuất protein vi sinh vật từ Parafin• Sản xuất Protein từ chủng vi khuẩn

Pseudomonas• Ứng dụng• Tài liệu tham khảo

Tổng quan

Nguồn Cacbon cho vi sinh vật:

• Rỉ đường• Cellulose• Hydrocacbon

• CO2

Alkanes

Alkane Formula Boiling point [°C]

Melting point [°C] Solubility at 20 °C

Methane CH4 -162 -182 gasEthane C2H6 -89 -183 63.7 gasPropane C3H8 -42 -188 gasButane C4H10 0 -138 gas

Hexane C6H14 69 -95 12.3 liquid

Octane C8H18 126 -57 liquid

Nonane C9H20 151 -54 liquid

Decane C10H22 174 -30 0.05 liquid

Dodecane C12H26 216 -10 liquid

Hexadecane C16H34 287 19 5.2 x 10 -5 liquidIcosane C20H42 343 37 3.1 x 10 -7 solid

Triacontane C30H62 450 66 solid

Tetracontane C40H82 525 82 solidPentacontane C50H102 575 91 solid

Hexacontane C60H122 625 100 solid

• Hydrocacbon bão hòa• Dầu thô• Ít hòa tan với mạch

thẳng• Chuỗi phân nhánh

hoặc mạch vòng• Các mạnh nhánh khó

khăn xử lý hơn với mạch thẳng

Phân giải alkan

http://2010.igem.org/Image:TUDelft_Alkane_degradation_route.png

• Phản ứng oxy hóa • Hình thành axit béo theo con đường beta oxy hóa • Thay đổi các nhóm chức trước khi bắt đầu phân giải

Con đường chuyển hóa n-alkan

β-oxidation

http://nutrition.jbpub.com/resources/animations.cfm?id=23&debug=0

Các yếu tố ảnh hưởng

• Tác nhân lý hóa:- Thành phần dầu hoặc hydrocacbon- Nồng độ ô nhiễm- Nhiệt độ- Oxy- Dinh dưỡng- Muối- Áp suất- Hoạt độ nước- pH

Tác nhân sinh học

• Các vi sinh vật khác có khả năng phân giải: vi khuẩn và nấm

• Vai trò của plasmid trong thích ứng sử dụng nguồn hydrocacbon

Sản xuất protein vi sinh vật từ dầu mỏ và khí đốt

Các quá trình đồng hóa hydrocacbon

Cơ sở sản xuất protein từ khí đốt

Cơ sở sản xuất protein từ dầu mỏ và Hydrocacbon

Thành phần cơ bản của dầu mỏ

Hydrocacbua mạch thẳng: 30 -

35%Hydrocacbua

mạch vòng: 25 – 75%

Hydrocacbua thơm: 10 – 20%

Quá trình đồng hóa cacbon

n - alkan

Rượu bậc 1

Aldehyt

Axit béo

n - alkan

Rượu bậc 2

Metyl xeton

Quá trình phân giải khí metan

Các vi sinh vật có khả năng phân giải khí metan thành CO2 và H+ hoạt động. Sau đó chúng sử dụng H+ này để khử CO2 và tạo thành các hợp chất hữu cơ:

CH4 + O2 (CH2O) + H2O

CH4 CH3OH CH2O

HCOOH CO2

60 – 90 % phosphotriase

+2 H2O

- H2

Phân giải hợp chất không no

1- olefin

1, 2 - epoxyt

1, 2 - diol

aldehytAxit béo

Axit béo ngắn bớt bởi 1Cα-oxy hóa

- CO2

+ H2O

Cơ sở sản xuất protein từ khí đốt

• Nuôi vi khuẩn trên dịch muối amoni và muối khoáng được thường xuyên thổi khí metan và không khí

• Ưu điểm:- Rẻ hơn dầu mỏ nhiều lần- Sản phẩm tinh khiết• Nhược điểm- Hỗn hợp khí CH4 và O2 dễ bắt lửa gây nổ- Độ hòa tan của CH4 và O2 trong nước thấp

Công nghệ sản xuất sinh khối từ dầu mỏ và các nguồn Hydrocacbon

Chuẩn bị môi trường

Nhân giống

Lên men

Tách, rửa sinh khối

Sấy khô

• Nguồn nitơ: nước amoniac 20 – 25 %; (NH4)2SO4

• Nguyên tố vi lượng: FeCl3.6H2O; MnSO4.H2O; ZnSO4.7H2O; CuSO4.5H2O; KI; Na2MoO4.H2O

Sự tạo thành của Parafin

Đặc điểm của “parafin wax”

• Là sản phẩm phụ trong quá trình sản xuất dầu mỏ

• Là hỗn hợp rắn của các n-ankan từ C18H38 đến C37H76. Tồn tại ở trạng thái rắn, ko tan ở t phòng

• Sử dụng chủ yếu để làm nến và giấy thấm

• Kiểm tra được 19 loại vi khuẩn có thể sử dụng được sáp parafin như nguồn carbon chínhKết quả chạy sắc ký khí của sáp parafin

Các loài vi khuẩn sinh trưởng được trên môi trường parafin

Chuyển hóa hydrocarbon-HC ở vsvVsv không thể sử dụng nguồn hydrocarbon này

• Những cơ chất rắn không thể xâp nhập được vào tế bào vsv

• Vsv không có những enzym để đồng hóa nguồn hydrocarbon này

Vsv sử dụng được nguồn hydrocarbon

• Khả năng tích lũy hydrocarbon trong cơ thể dưới dạng thể vùi

• Có cơ chế vận chuyển HC qua màng tế bào

Lên Self Cycling Fermentation with

Rhodococcus ISO1

Thành phần dinh dưỡng

• Tỉ lệ cấp giống là 6%

• 5 g/l parafin wax• 5g/l hexandecan• Hấp tiệt trùng

trong 45 phút rồi được tiêm vào reactor

Thành phần dinh dưỡng

Lên men tuần hoàn- Self cycling fermentation

•Có sục khí mạnh• Lên men ở 37 °C•Hỗn hợp của parafin wax trong hexadeane là dạng lỏng

Đặc điểm của quá trình lên men

Nồng độ sinh khối

Nồng độ cơ chất

Nồng độ oxi hòa tan

Time

Kết quả

Sản xuất Protein từ chủng vi khuẩn Pseudomonas XCK-MX1

Pseudomonas là Gram âm, tế bào hình que, di động nhờ roi ở đầu và không có bào tử.Các đặc điểm sinh lí là dị dưỡng, linh họat về dinh dưỡng, không quang hợp hoặc cố định nitrogen.

Đặc điểm hình thái, sinh lý và khả năng sử dụng dầu của các chủng

Quy trình sản xuất

- Môi trường nuôi cấy:

Môi trường LB g/l

Tryton 10

Cao nấm nem 5

NaCl 10

- Chất khoáng

K2HPO4 0,3

MgSO4 0,4

KNO3 3

Na2HPO4 0,7

Chuẩn bị môi trường

Nhân giống

• Sau 10 ngày nuôi cấy bổ sung 5% dầu là nguồn C và năng lượng duy nhất.

Bổ sung nguồn C

Nuôi thu sinh khối

Thu sản phẩm

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự phát triển của chủng XCK-MX1

Ảnh hưởng của nồng độ NaCl và pH

Khả năng sử dụng cacbuahydro

ỨNG DỤNG

- Hiện nay chủ yếu ứng dụng trong lĩnh vực môi trường:

• Xử lý dầu tràn• Xử lý chất thải ô nhiễm: Cacbon mạch

vòng, alkan,…• Xử lý chất độc hại: đioxine

Sự cố tràn dầu

•Tàu Racer Express đã gây ra sự cố tràn dầu FO tại

cảng Dung Quất ngày 16.11

•1.000 lít và loang ra diện tích mặt nước biển khoảng

300 - 350 m2.

Theo nguồn tin báo Thanhnienonline

Một con chim hải âu đầu trắng, loài được liệt kê trong sách Đỏ của IUCN, bị chết vì dính dầu (Ảnh: Forest & Bird.)

Khả năng phân giải chất ô nhiễm của vsv

Một số loại vi sinh vật phổ biến phân giải các chất gây ô nhiễm(Genus)

Dầu khí

Pseudomonas, Proteus, Bacillus, Penicillum,Cunninghamella

Vòng thơm

Pseudomonas, Achromobacter, Bacillus, Arthrobacter, Penicillum, Aspergillus, Fusarium, Phanerocheate

Cadimi

Staphlococcus, Bacillus, Pseudomonas, Citrobacter, Klebsiella, Rhodococcus

Lưu huỳnh

Thiobacillus

Crôm

Alcaligenes, Pseudomonas

Đồng

Escherichia, PseudomonasFungi are italicized

Kết luận

• Dùng sản xuất thức ăn chăn nuôi

• Nghiên cứu sản xuất protein

• Xử lý môi trường

Tài liệu

1. JOSEPH G. LEAHY AND RITA R. COLWELL*-Microbial Degradation of Hydrocarbons in the Environment -Department of Microbiology, University of Maryland, College Park, Maryland 20742-MICROBIOLOGICAL REVIEWS, Sept. 1990

2. Đặng Thị Cẩm Hà, Nguyễn Quang Huy, Phương Phú Công. Một số đặc điểm sinh lý, khả năng sử dụng dầu diezel và tổng hợp chất hoạt động bề mặt sinh học của chủng vi khuẩn Pseudomonas XCK-MX1 phân lập từ nước thải nhiễm dầu tại Vũng Tàu. Tạp chí sinh học 2000.

XIN CẢM ƠN CÔ VÀ CÁC BẠN ĐÃ CHÚ Ý LẮNG NGHE!